“低碳”數(shù)控技能教學(xué)探索與實(shí)踐

摘 要： 數(shù)控技能低碳教學(xué)是指將“低碳教育”貫穿數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)始終，在原有的數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)中融入“低碳”教育的教學(xué)。要堅(jiān)持以節(jié)能、降耗、少污染的低碳機(jī)械制造為教學(xué)目標(biāo)，使學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)低碳制造，并讓低碳理念融入學(xué)生的日常生活。本文分析了低碳數(shù)控技能教學(xué)的必要性、教學(xué)原則、教學(xué)過(guò)程管理及教學(xué)評(píng)價(jià)方式。

關(guān)鍵詞： 低碳數(shù)控技能教學(xué) 必要性 教學(xué)原則 教學(xué)過(guò)程管理

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，低碳理念已經(jīng)滲透于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到保護(hù)環(huán)境的重要性，崇尚低碳成為我們這個(gè)時(shí)代的人義不容辭的社會(huì)責(zé)任。在職業(yè)學(xué)校的課堂教學(xué)中，使學(xué)生樹(shù)立低碳理念，打造新時(shí)代的勞動(dòng)者，是歷史賦予職業(yè)教育的光榮使命。傳統(tǒng)的職業(yè)教育教學(xué)理念已不適應(yīng)新時(shí)代的要求，筆者從事數(shù)控技能教學(xué)多年，認(rèn)為采用低碳數(shù)控技能教學(xué)是保證學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)低碳制造，并讓低碳理念融入學(xué)生日常生活的最佳教學(xué)方法。

一、低碳數(shù)控技能教學(xué)的必要性

低碳環(huán)保，英文為L(zhǎng)ow-carbon green，意指較低（更低）的溫室氣體（二氧化碳為主）排放。隨著世界工業(yè)的發(fā)展，人口的劇增，二氧化碳排放量愈來(lái)愈大，地球臭氧層遭受著前所未有的破壞，世界氣候也面臨越來(lái)越嚴(yán)重的問(wèn)題，全球?yàn)?zāi)難性氣候?qū)覍页霈F(xiàn)，已經(jīng)嚴(yán)重危害人類的生存環(huán)境和健康，低碳環(huán)保迫在眉睫，它不是未來(lái)才需要做的事，而應(yīng)該從現(xiàn)在做起。

作為一名機(jī)械實(shí)習(xí)指導(dǎo)老師，我深深知道機(jī)械制造業(yè)為社會(huì)制造產(chǎn)品的同時(shí)，也在消耗資源并產(chǎn)生大量的工業(yè)廢料、廢氣等污染，因而我們更有義不容辭的責(zé)任，教育我們的學(xué)生（未來(lái)的勞動(dòng)者），并且需要采取低碳數(shù)控技能的教學(xué)方法，向他們傳授符合環(huán)保要求的節(jié)能、降耗、少污染的綠色機(jī)械制造模式，并以此為支點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生“低碳生活”。

二、低碳數(shù)控技能教學(xué)原則

低碳數(shù)控技能教學(xué)是指將“低碳教育”貫穿數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)始終，在原有的數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)中融入“低碳”教育的教學(xué)。因而需要改進(jìn)原有的數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)方法，即在傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中加入數(shù)控技能專業(yè)知識(shí)與“節(jié)能、降耗、少污染”相結(jié)合的低碳實(shí)訓(xùn)教學(xué)原則。

（一）低損耗的低碳數(shù)控技能教學(xué)措施

1.充分利用數(shù)控仿真軟件，避免不必要的機(jī)床、刀具損耗。

數(shù)控機(jī)床是高精度產(chǎn)品，學(xué)生在完成項(xiàng)目時(shí)如果直接上機(jī)床操作，就會(huì)由于編程的疏忽或操作的失誤而造成刀具或機(jī)床的損壞。為了避免這種損耗，筆者在數(shù)控技能教學(xué)中采用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)結(jié)合實(shí)際機(jī)床操作教學(xué)，即學(xué)生在完成每個(gè)項(xiàng)目前預(yù)先在電腦上通過(guò)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進(jìn)行模擬加工，利用仿真練習(xí)完善加工程序和熟悉機(jī)床操作，然后在數(shù)控機(jī)床上實(shí)際操作完成項(xiàng)目，從而避免不必要的機(jī)床刀具損耗。

2.統(tǒng)籌安排，力求材料利用率最大化。

對(duì)于低碳數(shù)控技能教學(xué)而言，教師必須有一個(gè)完整的實(shí)訓(xùn)教學(xué)計(jì)劃，對(duì)每個(gè)項(xiàng)目需要什么規(guī)格的材料必須做到心中有數(shù)，盡量做到前一個(gè)項(xiàng)目的工件可作為下一個(gè)項(xiàng)目的毛坯料，也就是以大改小，從而在整個(gè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)材料利用率最大化。

（二）低能耗的低碳數(shù)控技能教學(xué)措施

1.制定合理的加工工藝，提高生產(chǎn)率，降低能耗。

數(shù)控機(jī)床是一種高效率的自動(dòng)化設(shè)備，它的效率是普通機(jī)床的2～3倍。我們?cè)诮虒W(xué)中應(yīng)充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的這一特點(diǎn)，在編程之前對(duì)工件進(jìn)行充分的工藝分析，制定出高效率的合理的加工工藝。具體的工藝措施有：（1）減少工件的裝夾次數(shù)，節(jié)省裝夾時(shí)間；（2）減少換刀次數(shù)，節(jié)省換刀時(shí)間；（3）合理確定切削用量。

2.優(yōu)化程序，提高生產(chǎn)率，降低能耗。

低碳數(shù)控加工程序，不僅能保證生產(chǎn)合格產(chǎn)品，而且能應(yīng)使數(shù)控機(jī)床的功能得到合理的應(yīng)用和充分發(fā)揮，從而縮短工件的加工時(shí)間，提高生產(chǎn)率，例如在編程時(shí)應(yīng)合理選擇起刀點(diǎn)，減少空行程，以最短的切削路線加工工件，合理運(yùn)用G00、G01指令等。

（三）無(wú)污染的低碳數(shù)控技能教學(xué)措施

數(shù)控加工均采用去除材料的加工方法獲得產(chǎn)品，因此在刀具切削工件的過(guò)程中將產(chǎn)生大量的切削熱能，為了保護(hù)工件、刀具，通常在切削過(guò)程中采用冷卻液對(duì)工件、刀具進(jìn)行冷卻，而使用過(guò)的冷卻液中一般含有硫、磷等化學(xué)添加劑，如直接排放或燃燒，則會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，故筆者在低碳數(shù)控技能教學(xué)中一般不使用冷卻液，而采用干式切削，從而消除冷卻液對(duì)環(huán)境的污染。如何做到在加工過(guò)程中不使用冷卻液而保護(hù)工件、刀具呢？筆者主要在工件的材料上做文章。具體做法是把整個(gè)培訓(xùn)過(guò)程分為三步走，即初期練習(xí)、中期練習(xí)、后期練習(xí)。在初期練習(xí)中，學(xué)生動(dòng)手操作很不熟悉，為了保護(hù)機(jī)床、刀具，避免不必要的損耗，學(xué)生練習(xí)材料宜選用尼龍件，由于尼龍強(qiáng)度不高，故切削時(shí)產(chǎn)生的切削熱就很低，從而不需要冷卻液。在中期練習(xí)中，學(xué)生動(dòng)手操作能力已有所提高，為了讓學(xué)生對(duì)切削金屬材料有切身體會(huì)，此時(shí)的練習(xí)材料宜選用鋁件，而鋁件的強(qiáng)度不高，故同樣采用干式切削。在后期練習(xí)中，學(xué)生動(dòng)手操作能力已經(jīng)很強(qiáng)，為了提高學(xué)生的實(shí)際工作能力，此時(shí)的練習(xí)材料宜選用鋼件，而鋼件強(qiáng)度較高，為了降低在切削中產(chǎn)生的切削熱，在不使用冷卻液的前提下一般采取高速切削。

本學(xué)期筆者采用低碳數(shù)控技能教學(xué)，驚喜地發(fā)現(xiàn)學(xué)生的綠色數(shù)控制造能力有了質(zhì)的飛躍，現(xiàn)通過(guò)下表加以說(shuō)明。

實(shí)施低碳數(shù)控技能教學(xué)前后每組學(xué)生綠色數(shù)控制造能力對(duì)照表

三、低碳數(shù)控技能教學(xué)過(guò)程管理

低碳數(shù)控技能教學(xué)既要重視“產(chǎn)品質(zhì)量”教育，又要重視“生產(chǎn)低碳”教育，既要重視培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力，又要重視培養(yǎng)學(xué)生的“低碳”意識(shí)。為了確保低碳數(shù)控技能教學(xué)活動(dòng)的有效開(kāi)展和課堂教學(xué)效率的提高，筆者在低碳數(shù)控技能教學(xué)中采用小組合作的學(xué)習(xí)方法，并在此基礎(chǔ)上引入“低碳”理念。

1.開(kāi)展小組競(jìng)賽，發(fā)展學(xué)生的低碳創(chuàng)新思維。

例如：在實(shí)訓(xùn)工廠我們給每臺(tái)數(shù)控機(jī)床裝上電表，這樣每組學(xué)生在完成每個(gè)項(xiàng)目后耗電量就一目了然，學(xué)生為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品加工過(guò)程開(kāi)機(jī)時(shí)間短，用電量少的目的，從接受工作任務(wù)起就開(kāi)始認(rèn)真研究工件的加工工藝和加工程序，制定出既能保證加工質(zhì)量又能夠?qū)崿F(xiàn)“低碳”目標(biāo)的最合理的加工工藝和加工程序，另外學(xué)生在機(jī)床操作過(guò)程中也不敢拖拖拉拉，而是以自身的最快速度進(jìn)行機(jī)床操作，爭(zhēng)取在最短的時(shí)間內(nèi)保質(zhì)保量地完成加工任務(wù)。所以，在這個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中，不能一味地向?qū)W生灌輸“節(jié)能”意識(shí)，還要調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性。所以在低碳數(shù)控技能教學(xué)中，通過(guò)低碳手段能提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力。

2.不斷挖潛，強(qiáng)化學(xué)生的低碳意識(shí)。

例如，我們對(duì)學(xué)生從初期開(kāi)始進(jìn)行數(shù)控技能訓(xùn)練時(shí)就把整個(gè)實(shí)習(xí)過(guò)程所需要的材料都發(fā)給學(xué)生，等到整個(gè)實(shí)習(xí)結(jié)束后對(duì)各組耗材進(jìn)行比較，從而使各個(gè)小組在完成每個(gè)項(xiàng)目時(shí)都對(duì)耗材進(jìn)行精打細(xì)算，無(wú)形中培養(yǎng)了學(xué)生的節(jié)約意識(shí)。所以在這種低碳的學(xué)習(xí)過(guò)程中，需要學(xué)生不斷研討，不斷實(shí)踐。

3.教師全程監(jiān)控指導(dǎo)，提高低碳教學(xué)效率。

教師要對(duì)每個(gè)學(xué)習(xí)小組的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行宏觀監(jiān)控，不斷巡查、觀察詢問(wèn)。對(duì)小組當(dāng)中出現(xiàn)的必要問(wèn)題進(jìn)行解答，對(duì)整個(gè)班級(jí)的學(xué)困生給予特殊關(guān)照，在學(xué)生的低碳實(shí)習(xí)過(guò)程前期、中期、后期作出正確評(píng)價(jià)，一方面指導(dǎo)他們正確完成低碳的工作任務(wù)，另一方面讓組與組之間形成有效的低碳競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)，協(xié)調(diào)好組與組之間的合作。此時(shí)的低碳工作過(guò)程是一個(gè)活動(dòng)的低碳工作過(guò)程，是一個(gè)不斷提出問(wèn)題解決問(wèn)題的低碳工作過(guò)程。教師是基于激勵(lì)、支持、咨詢及輔導(dǎo)描述解釋性意義的低碳教，而小組成員是基于主動(dòng)、自調(diào)、建構(gòu)及情境、引導(dǎo)社會(huì)化意義的低碳學(xué)。從而形成以小組為導(dǎo)向的師生互動(dòng)低碳教學(xué)。

四、低碳數(shù)控技能教學(xué)評(píng)價(jià)的方式

低碳數(shù)控技能教學(xué)的評(píng)價(jià)是一個(gè)注重過(guò)程、動(dòng)態(tài)的評(píng)價(jià)，進(jìn)一步講更是對(duì)隱性知識(shí)的評(píng)價(jià)，它對(duì)課題實(shí)施起到重要的導(dǎo)向作用。對(duì)學(xué)生的低碳數(shù)控技能評(píng)價(jià)，筆者一般通過(guò)評(píng)分表的方式體現(xiàn)，即在原來(lái)的評(píng)分表上加上低碳環(huán)保評(píng)價(jià)，其內(nèi)容包含機(jī)床損壞、刀具損耗、耗材、耗電量、冷卻液使用等。

低碳數(shù)控技能評(píng)分表分為三大塊，第一塊為質(zhì)量分，占總分的70%；第二塊為低碳環(huán)保分，占總分的20%；第三塊為文明生產(chǎn)分，占總分的10%。另外在整個(gè)培訓(xùn)過(guò)程中根據(jù)初期練習(xí)、中期練習(xí)、后期練習(xí)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況定期評(píng)出質(zhì)量標(biāo)兵、低碳環(huán)保標(biāo)兵和文明生產(chǎn)標(biāo)兵，從而進(jìn)一步促進(jìn)各小組在這些方面的學(xué)習(xí)競(jìng)爭(zhēng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，提高學(xué)生的“低碳”數(shù)控技能水平。

總之，低碳數(shù)控技能教學(xué)按照“以能力為本位，以職業(yè)實(shí)踐為主線，以項(xiàng)目課程為主體的模塊化專業(yè)課程體系”的總體設(shè)計(jì)要求，堅(jiān)持以節(jié)能、降耗、少污染的低碳機(jī)械制造為教學(xué)目標(biāo)，從而使學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)低碳制造，并讓低碳理念融入學(xué)生的日常生活，以實(shí)際行動(dòng)為節(jié)能減排作貢獻(xiàn)。

基金項(xiàng)目：江蘇省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃立項(xiàng)課題“基于低碳教學(xué)的數(shù)控技能校本課程開(kāi)發(fā)研究”（C-c/2011/02/097）。